Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô phỏng bột nhôm trong quá trình nén ống sử dụng phương pháp ép góc kênh đồng nhất
Tóm tắt
Bột nhôm trong quá trình nén ống với phích cắm trước 25 mm thông qua phương pháp ép góc kênh đồng nhất (ECAE) ở nhiệt độ phòng đã được mô hình hóa bằng gói phân tích phần hữu hạn ABAQUS. Mô hình Gurson được sử dụng để mô phỏng quá trình này. Các mô phỏng 2 chiều trong một khuôn góc 90° cho thấy sự hợp nhất tốt hơn của bột gần lề trong của khuôn so với lề ngoài sau một lần ép ECAE, nhưng gần như đạt độ dày đầy đủ sau hai lần ép. Ảnh hưởng của áp lực thủy tĩnh đối với việc tăng mật độ bột đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng hai phích cắm có chiều dài khác nhau. Các kết quả thu được từ các mô phỏng cũng đã được so sánh với các thí nghiệm được thực hiện để nén bột nhôm với đường kính hạt trung bình là 45 μm. Kính hiển vi quang học, thử nghiệm độ cứng vi mô và đo lường mật độ đã xác nhận sự chính xác của các mô phỏng. Các mô phỏng cũng đã được mở rộng đến việc nén bột trong khuôn góc 60° và 120°. Kết quả cho thấy một lần ép ECAE là đủ để hợp nhất hoàn toàn và đồng nhất bột nhôm trong khuôn góc 60°, trong khi vật liệu vẫn còn xốp trong khuôn góc 120°.
Từ khóa
#bột nhôm #nén ống #ép góc kênh đồng nhất #mô hình Gurson #phân tích phần hữu hạnTài liệu tham khảo
V.M. Segal, Materials Processing by Simple Shear, Mater. Sci. Eng. A, 1995, 197, p 157–164
Y. Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto, and T.G. Langdon, An Investigation of Microstructural Evolution During Equal-Channel Angular Pressing, Acta Mater., 1997, 45, p 4733–4741
Y. Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto, and T.G. Langdon, Factors Influencing the Equilibrium Grain Size in Equal-Channel Angular Pressing: Role of Mg Additions to Aluminum, Metall. Mater. Trans. A, 1998, 29, p 2503–2512
R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, and I.V. Alexandrov, Bulk Nanostructured Materials From Severe Plastic Deformation, Prog. Mater. Sci., 2000, 45, p 103–110
V.M. Segal, Equal Channel Angular Extrusion: From Macromechanics to Structure Formation, Mater. Sci. Eng. A, 1999, 271, p 322–333
V.M. Segal, Engineering and Commercialization of Equal Channel Angular Extrusion (ECAE), Mater. Sci. Eng. A, 2004, 386, p 269–276
Y.T. Zhu and T.C. Lowe, Observations and Issues on Mechanisms of Grain Refinement During ECAP Process, Mater. Sci. Eng. A, 2000, 291, p 46–53
R. Srinivasan, Computer Simulation of the Equal Channel Angular Extrusion (ECAE) Process, Scr. Mater., 2001, 44, p 91–96
T. Suo, Y. Li, Y. Guo, and Y. Liu, The Simulation of Deformation Distribution During ECAP Using 3D Finite Element Method, Mater. Sci. Eng. A, 2006, 432, p 269–274
I. Balasundar, M. Sudhakara Rao, and T. Raghu, Equal Channel Angular Pressing Die to Extrude a Variety of Materials, Mater. Des., 2009, 30, p 1050–1059
S. Xu, G. Zhao, G. Ren, and X. Ma, Numerical Simulation and Experimental Investigation of Pure Copper Deformation Behavior for Equal Channel Angular Pressing/Extrusion Process, Comput. Mater. Sci., 2008, 44, p 247–252
A.V. Nagasekhar and Y. Tick-Hon, Optimal Tool Angles for Equal Channel Angular Extrusion of Strain Hardening Materials by Finite Element Analysis, Comput. Mater. Sci., 2004, 30, p 489–495
P. Leo, E. Cerri, P.P. De Marco, and H.J. Roven, Properties and Deformation Behaviour of Severe Plastic Deformed Aluminum Alloys, J. Mater. Process. Technol., 2007, 182, p 207–214
A.V. Nagasekhar, Y. Tick-Hon, and H.P. Seow, Deformation Behavior and Strain Homogeneity in Equal Channel Angular Extrusion/Pressing, J. Mater. Process. Technol., 2007, 192–193, p 449–452
B.S. Moon, H.S. Kim, and S.I. Hong, Plastic Flow and Deformation Homogeneity of 6061 Al During Equal Channel Angular Pressing, Scr. Mater., 2002, 46, p 131–136
C.J. Luis Perez, P. Gonzales, and Y. Garces, Channel Angular Extrusion in a Commercial Al-Mn Alloy, J. Mater. Process. Technol., 2003, 143–144, p 506–511
G.M. Stoica, D.E. Fielden, R. McDaniels, Y. Liu, B. Huang, P.K. Liaw, C. Xu, and T.G. Langdon, An Analysis of the Shear Zone for Metals Deformed by Equal-Channel Angular Processing, Mater. Sci. Eng. A, 2005, 410–411, p 239–242
S. Li, M.A.M. Bourke, I.J. Beyerlein, D.J. Alexander, and B. Clausen, Finite Element Analysis of the Plastic Deformation Zone and Working Load in Equal Channel Angular Extrusion, Mater. Sci. Eng. A, 2004, 382, p 217–236
J.Y. Suh, H.S. Kim, J.W. Park, and J.Y. Chang, Finite Element Analysis of Material Flow in Equal Channel Angular Pressing, Scr. Mater., 2001, 44, p 677–681
S.J. Oh and S.B. Kang, Analysis of the Billet Deformation During Equal Channel Angular Pressing, Mater. Sci. Eng. A, 2003, 343, p 107–115
S.W. Chung, H. Somekawa, T. Kinoshita, W.J. Kim, and K. Higashi, The Non-Uniform Behavior During ECAE Process by 3-D FVM Simulation, Scr. Mater., 2004, 50, p 1079–1083
O.N. Senkov, S.V. Senkova, J.M. Scott, and D.B. Miracle, Compaction of Amorphous Aluminum Alloy Powder by Direct Extrusion and Equal Channel Angular Extrusion, Mater. Sci. Eng. A, 2005, 393, p 12–21
A.V. Nagasekhar, Y. Tick-Hon, R.K. Guduru, and K.S. Ramakanth, Multipass Equal Channel Angular Extrusion of MgB2 Powder in Tubes, Physica C, 2007, 466, p 174–180
P. Quang, Y.G. Jeong, S.H. Hong, and H.S. Kim, Equal Channel Angular Pressing of Carbon Nanotube Reinforced Metal Matrix Nanocomposites, Key. Eng. Mater., 2006, 326–328, p 325–328
I. Karaman, M. Haouaoui, and H.J. Maier, Nanoparticle Consolidation Using Equal Channel Angular Extrusion at Room Temperature, J. Mater. Sci., 2007, 42, p 1561–1576
K. Matsuki, T. Aida, T. Takeuchi, J. Kusui, and K. Yokoe, Microstructural Characteristics and Superplastic-Like Behavior in Aluminum Powder Alloy Consolidated by Equal-Channel Angular, Acta Mater., 2000, 48, p 2625–2632
J. Robertson, J.T. Im, I. Karaman, K.T. Hartwig, and I.E. Anderson, Consolidation of Amorphous Copper Based Powder by Equal Channel Angular Extrusion, J. Non-Cryst. Solids, 2003, 317, p 144–151
A.T. Procopioa and A. Zavaliangos, Simulation of Multi-Axial Compaction of Granular Media from Loose to High Relative Densities, J. Mech. Phys. Solids, 2005, 53, p 1523–1551
W. Wu, G. Jiang, R.H. Wagoner, and G.S. Daehn, Experimental and Numerical Investigation of Idealized Consolidation Part 1: Static Compaction, Acta Mater., 2000, 48, p 4323–4330
L.H. Han, J.A. Elliott, A.C. Bentham, A. Mills, G.E. Amidon, and B.C. Hancock, A Modified Drucker-Prager Cap Model for Die Compaction Simulation of Pharmaceutical Powders, Int. J. Solid. Struct., 2008, 45, p 3088–3106
H.S. Kim, M.H. Seo, C.-S. Oh, and S.-J. Kim, Equal Channel Angular Pressing of Metallic Powders, Mater. Sci. Forum, 2003, 437–438, p 89–92
S.C. Yoon and H.S. Kim, Equal Channel Angular Pressing of Metallic Powders for Nanostructured Materials, Mater. Sci. Forum, 2006, 503–504, p 221–226
S.C. Yoon, S.-J. Hong, S.I. Hong, and H.S. Kim, Mechanical Properties of Equal Channel Angular Pressed Powder Extrudates of Rapidly Solidified Hypereutectic Al-20 wt% Si Alloy, Mater. Sci. Eng. A, 2007, 449–451, p 966–970
S.C. Lee, S.Y. Ha, K.T. Kim, S.M. Hwang, L.M. Huh, and H.S. Chung, Finite Element Analysis for Deformation Behavior of an Aluminum Alloy Composite Containing SiC Particles and Porosities During ECAP, Mater. Sci. Eng. A, 2004, 371, p 306–312
A.L. Gurson, Continuum Theory of Ductile Rupture by Void Nucleation and Growth: Part I—Yield Criteria and Flow Rules for Porous Ductile Materials, J. Eng. Mater. Technol., 1977, 99, p 2–15
Abaqus Inc, Abaqus Users Manual, Version 6.8-1, 2008
D.P. Delo and R.H. Piehler, Early Stage Consolidation Mechanisms During Hot Isostatic Pressing of Ti-6Al-4V Powder Compacts, Acta Mater., 1999, 47, p 2841–2852
K.T. Kim and M.M. Carroll, Compaction Equations for Strain Hardening Porous Materials, Int. J. Plast., 1987, 3, p 63–73
A.V. Nagasekhar, S.C. Yoon, Y. Tick-Hon, and H.S. Kim, An Experimental Verification of the Finite Element Modelling of Equal Channel Angular Pressing, Comput. Mater. Sci., 2009, 46, p 347–351
M. Furukawa, Z. Horita, and T.G. Langdon, Processing by Equal Channel Angular Pressing: Applications to Grain Boundary Engineering, J. Mater. Sci., 2005, 40, p 909–917
H.S. Kim, M.H. Seo, and S.I. Hong, On the Die Corner Gap Formation in Equal Channel Angular Pressing, Mater. Sci. Eng. A, 2000, 291, p 86–90
A.V. Nagasekhar, Y. Tick-Hon, S. Li, and H.P. Seow, Effect of Acute Tool Angles on Equal Channel Angular Extrusion/Pressing, Mater. Sci. Eng. A, 2005, 410–411, p 269–272